Inflar el cadáver de una araña crea un juego de pesadillas con garras robóticas

Poco después de que se estableciera el Laboratorio de Innovación de Preston en la Universidad de Rice, la estudiante graduada Faye Yap estaba reorganizando algunas cosas cuando notó una araña muerta acurrucada en el pasillo. Curiosa por saber por qué las arañas se enroscan cuando mueren, hizo una búsqueda rápida para encontrar la respuesta. Y esa respuesta, esencialmente, la hidráulica interna, condujo a una inspiración deliciosamente morbosa: ¿por qué no usar los cuerpos de las arañas muertas como pequeñas pinzas neumáticas para levantar y maniobrar piezas electrónicas diminutas?

Yap y sus colegas, incluido el asesor Daniel Preston, hicieron exactamente eso. Transformaron una araña lobo muerta en una herramienta de agarre con solo un paso de ensamblaje, esencialmente lanzando una nueva área de investigación novedosa que llamaron descaradamente «necrobótica». Describieron el proceso en detalle en un nuevo artículo publicado en la revista Advanced Science. Los autores sugieren que la pinza podría ser ideal para tareas repetitivas delicadas de «recoger y colocar» y posiblemente podría usarse algún día en el ensamblaje de microelectrónica.

El laboratorio de Preston se especializa en la llamada robótica blanda, que evita los plásticos duros, los metales y la electrónica habituales en favor de materiales más no tradicionales. Los hidrogeles y los elastómeros, por ejemplo, pueden servir como actuadores alimentados por reacciones químicas, neumáticas o incluso por la luz. Los especialistas en robótica también han encontrado durante mucho tiempo en la naturaleza la inspiración para sus diseños, estudiando la locomoción de animales como guepardos, serpientes, insectos, estrellas de mar, medusas y pulpos. (Vea, por ejemplo, nuestra historia sobre el desarrollo del OctaGlove, diseñado para sujetar objetos resbaladizos bajo el agua).

Cuente a las arañas entre esas criaturas que continúan fascinando e inspirando la robótica, gracias a lo bien que sus cuerpos integran componentes rígidos y blandos. También existe el medio único por el cual controlan sus piernas. “Las arañas no tienen pares de músculos antagónicos, como los bíceps y tríceps en los humanos”, dijo Yap. “Solo tienen músculos flexores, que permiten que sus piernas se enrosquen, y las extienden hacia afuera por presión hidráulica. Cuando mueren, pierden la capacidad de presurizar activamente sus cuerpos. Por eso se enroscan. Queríamos encontrar una manera de aprovechar este mecanismo”.

Investigadores anteriores han diseñado sistemas neumáticos, articulaciones y músculos inspirados en arañas, pero la fabricación de esos componentes a escalas tan pequeñas generalmente requiere múltiples pasos minuciosos. También ha habido sistemas biohíbridos basados ​​en materiales biológicos vivos o activos, pero Yap y otros. tenga en cuenta que estos exigen un mantenimiento cuidadoso y preciso. Un artículo memorable informó sobre el control de una araña viva con estimulaciones eléctricas, y los científicos han encontrado usos para la seda de araña y los exoesqueletos de araña mudada. Pero en general, «aún no se ha explorado la incorporación de materiales bióticos derivados del propio cuerpo de la araña», escribieron los autores.

De hecho, el laboratorio de Preston podría ser el primero en reutilizar los cadáveres reales de arañas muertas como materia prima para componentes robóticos. Y no requirió mucho esfuerzo para hacerlo. El prosoma de una araña, o cámara hidráulica, contiene válvulas internas que le permiten a la criatura controlar cada pata individualmente. Una vez que la araña muere, ese control desaparece y las patas funcionan al unísono. Eso fue una ventaja para Yap. y otrosEl plan de . para convertir la araña en un dispositivo de agarre.

Todo lo que tenían que hacer era insertar una aguja en el prosoma de una araña muerta y pegarla al cuerpo de la araña con superpegamento para formar un sello hermético. Simplemente colocaron una gota de superpegamento en el eje de la aguja y dejaron que se desarrollara la minimización natural de la energía superficial. La gravedad empujó la gota por el eje hasta que entró en contacto con la cutícula de la araña y formó un menisco a lo largo de la interfaz entre la aguja y la cutícula que dio como resultado un sello hermético mientras el pegamento se curaba. Todo el proceso tomó 10 minutos.